- 1 -
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Trong nhiều năm qua ngành nông nghiệp nước ta đã có những bước phát triển
vượt bậc. Lượng sản phẩm sản xuất ra không những cung cấp đủ nguồn lương
thực thực phẩm cho đất nước mà còn được xuất khẩu ra thị trường thế giới. Với
những thành tựu to lớn đã đạt được của ngành nông nghiệp một lượ
ng lớn các
sản phẩm nông sản cho đất nước tiêu dùng cũng như xuất khẩu cần phải được
bảo quản. Rất nhiều nơi ở trong nước cũng như thế giới nông sản sau khi thu
hoạch không được bảo quản tốt đã ảnh hưởng rất nhiều đến phẩm chất, chất
lượng. Do vậy mà giá thành bị giảm sút, vì thế công việc bảo quản nông sản sau
thu hoạch là cần thiết và quan trọng, nó quyết định đến giá trị sản phẩm của nông
sản. Phương pháp chủ yếu và hữu hiệu cho quá trình bảo quản là quá trình sấy.
Vì tính chất đa dạng, phong phú và phức tạp của các loại hình nông sản mà
đặc điểm của chúng rất khác nhau. Đặc biệt về kỹ thuật bảo quản cũng không
giống nhau. Mặt khác sản phẩm nông nghiệp ở nước ta quanh nă
m bốn mùa đều
có thu hoạch thời gian bảo quản khá dài lúc nào cũng có sản phẩm để bảo quản
dự trữ. Cho nên vấn đề đặt ra là phải đảm bảo tốt chất lượng của nông sản mà
chúng ta cần bảo quản. Đối với các loại nông sản dùng làm giống để tái sản xuất
mở rộng, chúng ta phải giữ gìn tốt để tăng cường tỷ lệ nảy mầm, s
ức nảy mầm,
để tăng số lượng cho vụ sau. Còn đối với những nông sản dùng làm nguyên liệu
cho chế biến tiêu dùng xã hội chúng ta phải hạn chế mức thấp nhất sự giảm chất
lượng của sản phẩm. Hơn nữa việc nâng cao chất lượng sản phẩm nông sản, chịu
tác động rất lớn từ việc bảo quản. Từ những nhận định t
ổng quát về đặc điểm của
nông sản như trên ta thấy. Như vậy ở mỗi loại nông sản khác nhau sẽ có một đặc
tính sấy khác nhau.
Trong quá trình sấy thì nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ hỗn hợp dòng khí là các thông

3. Nội dung
Tìm hiểu công nghệ sấy một số loại nông sản quen thuộc, xây dựng mô
hình vật lý cho hệ thống thí nghiệm quá trình sấy nông sản và nghiên cứu
phương pháp điều ch
ỉnh tốc độ hỗn hợp dòng khí. Sau đó tổng hợp hệ thống điều
- 3 -
khiển tốc độ, tính toán tham số bộ điều chỉnh và mô phỏng. Cuối cùng tính toán
thiết kế mạch điều khiển và thí nghiệm chạy thử, lấy kết quả.
4. Phương pháp nghiên cứu
Để giải quyết được các nội dung yêu cầu của bài toán trên ta cần thực hiện
nghiên cứu theo hướng sau.
Kế thừa các kết quả của thế hệ trước về lý thuyết và phương pháp thự
c
hiện quá trình thí nghiệm sấy. Đồng thời bằng kiến thức về điều khiển tự động
cũng như các kiến thức bổ trợ khác áp dụng vào để tính toán thiết kế hệ thống
điều khiển tốc độ. Tổng hợp hệ thống điều khiển và tìm ra tham số bộ điều khiển
phù hợp với yêu cầu. Lựa chọn thiế
t bị điều khiển thích hợp để xây dựng mạch
điều khiển.
Độ ẩm của nông sản hạt ảnh hưởng đến chất lượng chế biến,
sản lượng của
bột giảm, chi phí năng lượng tăng lên do bột dính vào máy chế biến và máy sẽ
nhanh hỏng. Đồng thời sản phẩm chế biến từ hạt sẽ bảo quản khó và chỉ tiêu
phẩm chất sẽ thấp.
Sấy nông sản là một quá trình công nghệ phức tạp, nó có thể thực hiện trên
những thiết bị sấy khác nhau. Ứng với mỗi loại nông sản khác nhau ta cầ
n chọn
chế độ sấy thích hợp nhằm đạt năng xuất cao, chất lượng sản phẩm tốt tiết kiệm
năng lượng. Để tìm được các chế độ sấy thích hợp cho từng loại nông sản thì ta
cần phải khảo sát các mẫu nông sản nhất định để tìm được đặc tính sấy tương
- 5 -
ứng. Muốn vậy ta phải có thiết bị để khảo nghiệm hay hệ thống thí nghiệm quá
trình sấy.
1.1.1. Đặc trưng cơ bản của quá trình sấy
a. Tác nhân sấy đối lưu
Môi chất sấy đối lưu thường là không khí ẩm, hỗn hợp dòng khí của
không khí sau khi qua buồng đốt cũng là hỗn hợp không khí ẩm.
Lượng ẩm trong không khí không bão hoà ở trạng thái hơi quá nhiệt có thể
coi như là khí.
Theo định lu
ật Danton, áp suất của hỗn hợp khí chiếm một thể tích nhất
định (hỗn hợp hơi không khí) bằng tổng áp suất riêng phần của các cấu tử khí.
P = P
kk
+ P
h
(1.1)
Ở đây : P Áp suất khí quyển của không khí ẩm N/m
2

=
ϕ
(1.2)
S
m
là lượng hơi nước cực đại ( kg/m
3
).
Khối lượng riêng của hơi nước tỉ lệ với áp suất riêng phần của nó trong
hỗn hợp khí – không khí, bởi vậy có thể biểu thị độ ẩm tương đối bằng tỉ số áp
suất riêng phần của hơi nước P
h
và áp suất bão hoà P
bh
.
- 6 -

h
b
h
P
P
ϕ
=
(1.3)
Nếu P
h
= P
bh
→ φ = 1

o
C ở áp suất không đổi, còn gọi là nhiệt dung của vật đó. Nhiệt dung của không
khí ẩm có thể coi như tổng số giữa hai đại lượng: nhiệt dung của không khí khô
và nhiệt dung hơi nước.
C = C
k
+ C
n
(1.6)

n
d
C=
1000
.C
h.nước
(1.7)

k
d
C = C +
1000
.C
h.nước
(1.8)
Trong đó: C là nhiệt dung của không khí ẩm.
C
k
là nhiệt dung riêng của không khí khô.
C

k
, độ ẩm tương đối φ và tốc độ của nó v).
Vật thí nghiệm quá trình sấy ở đây là vật mỏng có bề mặt trao đổi lớn và
hiệu độ chứa ẩm trong vật nhỏ. Đặc trưng cơ bản của quá trình sấy vật ẩm thể
hiện rõ tính thay đổi độ chứa ẩm và nhiệt độ cục bộ theo thời gian. Các qui luật
này phải được khảo sát
đồng thời trong các mối quan hệ với nhau.
Nếu nhiệt độ và tốc độ không khí không lớn, độ ẩm của vật sấy cao thì quá
trình xảy ra tương đối mềm và có thể chia thành ba giai đoạn được mô tả trong
Hình 1.1.
Giai đoạn một kể từ thời điểm bắt đầu quá trình sấy, vật sấy có nhiệt độ bề
mặt và tâm bằng nhau và bằng t
0
với độ ẩm φ
0
. Nhiệt độ của vật sấy tăng lên,
trong đó nhiệt độ bề mặt t
m
tăng nhanh hơn nhiệt độ tâm t
i
chút ít. Giai đoạn một
- 8 -
kết thúc khi nhiệt độ của vật sấy đạt đến nhiệt độ của nhiệt kế ướt. Giai đoạn này
được gọi là giai đoạn làm nóng vật sấy, thời gian của giai đoạn này ngắn so với
thời gian của toàn bộ quá trình sấy. Độ ẩm của vật sấy trong giai đoạn này xảy ra
không đáng kể.

Hình 1.1. Sự thay đổi độ chứa ẩm và nhiệt độ vật trong quá trình sấy
OA giai đoạn 1; AB giai đoạn 2; BC giai đoạn cuối
Giai đoạn hai được gọi là giai đoạn tốc độ sấy không đổi, bắt đầu từ thời

truyền từ bề mặt vào tâm vật. Giai đoạn cuối quá trình sấy kéo dài do t
ốc độ bốc
hơi ẩm nhỏ. Trong thực tế quá trình sấy kết thúc ở độ ẩm của vật lớn hơn độ
chứa ẩm cân bằng, phụ thuộc vào độ ẩm tương đối và nhiệt độ của không khí
nóng.
Thực tế giai đoạn một thường xảy ra rất nhanh so với giai đoạn thứ hai
nên giai đoạn này thường được kết hợp l
ại và được gọi là giai đoạn tốc độ sấy
không đổi. Quá trình sấy được phân ra thành hai giai đoạn: giai đoạn sấy với tốc
độ không đổi(nhiệt độ vật sấy không đổi) và giai đoạn sấy với tốc độ sấy giảm
dần(nhiệt độ vật sấy tăng dần). Để phân tích quá trình sấy chúng ta sử dụng
phương trình cân bằng nhiệt cho từng giai đo
ạn.
- Giai đoạn sấy tốc độ không đổi
Dòng nhiệt truyền từ không khí nóng sang vật là dòng đối lưu được xác
định bằng công thức.
q
dl
= α.F(t
c
– t
v
) (1.9)
Trong đó : α hệ số trao đổi nhiệt đối lưu giữa không khí nóng và vật sấy
(w/m
2
.
o
C).
F diện tích tiếp xúc giữa vật sấy và không khí nóng (m

ph
(t
h
-t
v
)]
n
dG
d
τ
(1.10)
Trong đó: C
1
,C
n
nhiệt dung riêng của vật khô và nước (J/kg.
o
C)
G
1
,G
n
khối lượng của vật khô và nước (kg)

v
dt
d
τ
tốc độ tăng nhiệt độ của vật (
o

ph h
dt
αF(t t ) (C G C G )
dG
dτ
dτ rC(t t)
−− +
=
+−
(1.11)
Trong giai đoạn sấy nhiệt độ không đổi, nhiệt độ của vật bằng nhiệt độ
nhiệt kế ướt (t
u
) và hơi ẩm bốc ra là hơi bão hoà, như vậy tốc độ bốc hơi ẩm
được xác định theo công thức.

cv
n
αF(t t )
dG
d
τ r
−
=
(1.12)
- Giai đoạn sấy tốc độ giảm dần:
Tốc độ sấy cũng được xác định theo công thức (1.4) bề mặt bốc hơi lùi
dần vào trong lòng vật sấy, nhiệt độ vật sấy cao hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt. Tốc
độ bốc hơi ẩm giảm, thời gian kéo dài.